工业与民用建筑物变形监测课件.ppt
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- 工业 民用 建筑物 变形 监测 课件
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1、2022年5月31日2时17分17.1 概 述 7.2 垂直位移(沉降)监测 7.3 水平位移监测 7.4 倾斜观测 7.5 挠度监测与裂缝监测 7.6 日照和风振变形监测7.7 变形监测实例2022年5月31日2时17分2建筑变形 deformation of building and structure 建筑的地基、基础、上部结构及其场地受各种作用力而产生的形状或位置变化现象。建筑变形测量 deformation measurement of building and structure 对建筑的地基、基础、上部结构及其场地受各种作用力而产生的形状或位置变化进行观测,并对观测结果进行处理和
2、分析的工作。2022年5月31日2时17分3变形按其时间长短分为:1.长周期变形。2.短周期变形。3.瞬时变形。长周期变形 长周期变形一般指在比较长的时间段内发生的循环变形过程,如大坝在运营期由于受水压、温度等的影响而产生的年周期变形等。短周期变形 短周期变形是指在较短的一段时间内发生的循环变形过程,如高大型建筑物在日照的作用下而发生的周日变形等。瞬时变形 瞬时变形是指在短时间荷载作用下发生的瞬间变形, 例如,烟囱、塔柱等高大建筑物在风力的作用下发生的变形等。2022年5月31日2时17分4变形按其类型可分为: 1静态变形:目的是确定物体的局部位移。其监测结果只表示建筑物在某一期间内的变形值,
3、如定期沉降监测值等。 2动态变形:动态系统变形是受外力影响而产生的。外力的函数,其监测结果是表示建筑物在某瞬间的变形,如风振动引起的变形等。静态变形是时间的函数,观测结果只表示在某一期间内的变形,静态变形通过周期测量得到。动态变形指在外力(如风、阳光)作用下产生的变形,它是以外力为函数表示的,动态变形需通过持续监测得到。2022年5月31日2时17分5按变形特征分类:1)变形体自身的形变。变形体自身的形变包括:伸缩、错动、弯曲和扭转四种变形,2)变形体的刚体位移。刚体位移则含整体平移、整体升降、整体转动和整体倾斜。按变形特点分类弹性变形当作用的荷载在构件的弹性范围内时,其发生的变形一般为弹性变
4、形,其特点是当荷载撤销后,变形也将消失。塑性变形当荷载作用在非弹性体或者荷载超过了构件的弹性限度,则会产生塑性变形,其特点是当荷载撤销后,变形没有或者没有全部消失。在实际工程中,弹性变形和塑性变形会同时存在。6建筑物变形监测的内容建筑物变形监测的内容1.1.垂直位移监测垂直位移监测2.2.水平位移监测水平位移监测 3.3.倾斜监测倾斜监测4.4.裂缝监测裂缝监测5.5.挠度监测挠度监测6.6.摆动和转动监测摆动和转动监测2022年5月31日2时17分7沉降 settlement subsidence建筑地基、基础及地面在荷载作用下产生的竖向移动,包括下沉和上升。其下沉或上升值称为沉降量。沉降差
5、 differential settlement同一建筑的不同部位在同一时间段的沉降量差值,亦称差异沉降。外部的沉降裂缝2022年5月31日2时17分8楼体底部与地面之间的裂缝建筑物垂直位移(沉降)监测是采用精密高程测量的方法,周期性地观测建筑物上的沉降观测点的高程,求出它们之间的高差变化值,从而确定建筑物在垂直方向上的位移量。垂直位移观测的高程依据是水准基点,即在水准基点高程不变的前提下,定期地测出变形点相对于水准基点的高差,并求出其高程,将不同周期的高程加以比较,即可得出变形点高程变化的大小及规律。2022年5月31日2时17分9主要工作及程序1.沉降观测方案研究与技术设计;2.沉降观测水
6、准基点和沉降监测点的布设;3.沉降监测仪器的检校4.沉降监测及数据采集;5.沉降监测数据处理;6.沉降监测的成果整理及报告编写。2022年5月31日2时17分10监测的方案研究与技术设计1.监测精度及频率分析2.监测仪器及其监测3.监测控制网的布设2022年5月31日2时17分11建筑物变形观测的精度,视变形观测的目的及变形值的大小而异,很难有一个明确的规定,国内外对此有各种不同的看法。原则上,如果观测的目的是为了监视建筑物的安全,精度要求稍低,只要满足预警需要即可,在1971年的国际测量工作者联合会(FIG)上,建议观测的中误差应小于允许变形值的1/101/101/201/20;如果目的是为
7、了研究变形的规律,则精度应尽可能高些,因为精度的高低会影响观测成果的可靠性。当然,在确定精度时,还要考虑设备条件的可能,在设备条件具备,且增加工作量不大的情况下,以尽可能高些为宜。观测频率的确定,随载荷的变化及变形速率而异。例如,高层建筑在施工过程中的变形观测,通常楼层加高1到2层即应观测一次;大坝的变形观测,则随着水位的高低,而确定观测周期。对于已经建成的建筑物,在建成初期,因为变形值大,观测的频率宜高。如果变形逐步趋于稳定,则周期逐渐加长,直至完全稳定后,即可停止观测。对于频临破坏的建筑物,或者是即将产生滑坡、崩塌的地面,其变形速率会逐渐加快,观测周期也要相应的逐渐缩短。观测的精度和频率两
8、者是相关的,只有在一个周期内的变形值远大于观测误差,其所得结果才是可靠的。 2022年5月31日2时17分12课本P342022年5月31日2时17分13沉降监测控制网由沉降监测水准基点,工作基点和沉降监测点构成。水准基点为变形监测系统的基本控制点,是测定工作基点和监测点的依据。水准基点通常埋设在稳固的基岩上或变形区域以外,应尽可能长期保存,稳定不动。每个工程一般应建立34个基准点以便于基准点保护、恢复和稳定性分析。工作点又称为工作基点,它是水准基点与变形监测点之间起连接作用的点。工作基点埋设在被研究对象附近,要求在观测期间保持点位稳定。沉降监测点是能反映建筑物变形特征的测量点。可以根据测定沉
9、降监测点的变化来判断建筑物的沉降与位移2022年5月31日2时17分14(a) 钢管加筋基准点(b) 基岩上基准点(c) 路边基准点(d) 路边基准点建筑物基础沉降监测2022年5月31日2时17分151监测点应布置在建筑物沉降变化较显著的地方,并要考虑到在施工期间和竣工后,能顺利进行监测的地方。 2在建筑物四周角点、中点及内部承重墙(柱)上均需埋设监测点,并应沿房屋周长每隔10-12m设置一个监测点,但工业厂房的每根柱子均应埋设监测点。3在高层和低层建筑物、新老建筑物连接处,以及在相接处的两边都应布设监测点。4地基不同(人工加固地基与天然地基交接、基础砌深相差悬殊、基础形式不同时、地基土质不
10、均匀)的连接处以及在相接处的两边都应布设监测点。5,在振动中心基础上也要布设监测点,对于烟囱、水塔等刚性整体基础上,应不少于三个监测点。 6当宽度大于15m的建筑物在设置内墙体的监测标志时,应设在承重墙上,并且要尽可能布置在建筑物的纵横轴线上。7重型设备基础的四周及邻近堆置重物之处,即有大面积堆荷的地方,也应布设监测点。 162022年5月31日2时17分17 1应布成网形最合理、测站数最少的监测环路。 2应有四个埋设深度足够的水准基点。 3水准点应设置在较明显、通视良好、安全的地方,且便于联测。 4水准点应布设在拟监测的建筑物之间,距离一般为20m到40m左右,一般工业与民用建筑物应不小于1
11、5m,较大型并略有振动的工业建筑物应不小于25m,高层建筑物应不小于30m。 5监测单独建筑物时,至少布设三个水准点,对占地面积大于5000平米 或高层建筑物,则应适当增加水准点的个数。 6当设置水准点处有基岩露出时,可用水泥砂浆直接将水准点浇灌在岩层中。一般水准点应埋设在冻土线以下半米处,墙上水准点应埋在永久性建筑物上,离开地面高度约半米左右。 7.水准基点与工作点应联结成网,网形可布设为闭合环,结合或符合水准路线等形式。2022年5月31日2时17分181.分层沉降观测应测定建筑地基内部各分层土的沉降量、沉降速度以及有效压缩层的厚度。2.建筑场地沉降观测应分别测定建筑相邻影响范围之内的相邻
12、地基沉降与建筑相邻影响范围之外的场地地面沉降。3.基坑回弹观测应测定建筑基础在基坑开挖后,由于卸除基坑土自重而引起的基坑内外影响范围内相对于开挖前的回弹量。4.建筑沉降观测应测定建筑及地基的沉降量、沉降差及沉降速度,并根据需要计算基础倾斜、局部倾斜、相对弯曲及构件倾斜。建筑物的沉降监测包括地基土分层沉降观测、建筑场地沉降观测、基坑回弹观测和建筑沉降观测2022年5月31日2时17分192022年5月31日2时17分202022年5月31日2时17分212022年5月31日2时17分222022年5月31日2时17分23 沉降观测作业中应遵守以下规定规定:(1)观测应在成像清晰、稳定时进行;(2
13、)仪器离前、后视水准尺的距离要用皮尺丈量,或用视距法测量,视距一般不应超过50m。前后视距应尽可能相等;(3)前、后视观测最好用同一根水准尺; (4)前视各点观测完毕以后,应回视后视点,最后应闭合于水准点上。沉降观测是一项较长期的系统观测工作,为了保证观测成果的正确性,应尽可能做到四定四定:(1)固定人员观测和整理成果;(2)固定使用的水准仪及水准尺;(3)使用固定的水准点;(4)按规定的日期、方法及路线进行观测。2022年5月31日2时17分24三角高程测量的视线长度不宜大于300m,最长不得超过500m,视线垂直角不得超过10,视线高度和离开障碍物的距离不得小于13m。三角高程测量应优先采
14、用中间设站观测力式,也可采用每点设站、往返观测方式。当采用中间设站观测方式时,每站的前后视线长度之差,对于二级不得超过15m,三级不得超过视线长度的110;前后视距差累积,对于二级不得超过30m,三级不得超过100m。2022年5月31日2时17分25静力水准测量作业应符合下列规定规定:1 观测前向连通管内充水时,不得将空气带入,可采用自然压力排气充水法或人工排气充水法进行充水;2 连通管应平放在地面上,当通过障碍物时,应防止连通管在竖向出现n形而形成滞气“死角”。连通管任何一段的高度都应低于蓄水罐底部,但最低不宜低于20cm;3 观测时间应选在气温最稳定的时段,观测读数应在液体完全呈静态下进
15、行;4 测站上安置仪器的接触面应清洁、 无灰尘杂物。 仪器对中误差不应大于2mm, 倾斜度不应大于10。使用固定式仪器时,应有校验安装面的装置,校验误差不应大于0.05mm;5 宜采用两台仪器对向观测。条件不具备时,亦可采用一台仪器往返观测。每次观测,可取23个读数的中数作为一次观测值。 根据读数设备的精度和沉降观测级别, 读数较差限值宜为0.020.04mm。2022年5月31日2时17分261.填写沉降监测表格2.计算各点的沉降量3.计算累计沉降量4.绘制荷载-时间-沉降曲线5.绘制等沉降曲线图2022年5月31日2时17分272022年5月31日2时17分28计算各点的沉降量由相邻两次各
16、沉降监测点的高程计算各沉降监测点的本次沉降量本次沉降量=本次观测所得的高程-上次观测所得的高程计算累计沉降量有各次监测的各点的沉降量计算出累计沉降量累计沉降量=本次沉降量+上次沉降量2022年5月31日2时17分29荷载-时间-沉降曲线2022年5月31日2时17分30等沉降曲线图2022年5月31日2时17分31位移 displacement 规范特指建筑产生的非竖向变形。建筑物的水平位移是指建筑物的整体平面移动。产生水平位移的原因主要是建筑物及其基础受到水平应力的影响而产生的地基的水平移动。适时监测建筑物的水平位移量,能有效地监控建筑物的安全状况,并可根据实际情况采取适当的加固措施。202
17、2年5月31日2时17分3200YYXXkykxtvmn均 设建筑物某个点在第k次观测周期所得相应坐标为Xk、Yk,该点的原始坐标为X0、Y0,则该点的水平位移为: 某一时间段(t)内变形值的变化用平均变形速度来表示。例如,在第n和第m观测周期相隔时间内,观测点的平均变形速度等于: 若t时间段以月份或年份数表示时,则v均为月平均变化速度或年平均变化速度。 2022年5月31日2时17分33平面基准点、工作基点的布设应符合下列规定:1 各级别位移观测的基准点(含方位定向点)不应少于3个,工作基点可根据需要设置;2 基准点、工作基点应便于检核校验;3 当使用GPS测量方法进行平面或三维控制测量时,
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